2024 年 Linux 核心設計/實作課程期末展示

6 月 30 日

以下是 Linux 核心設計/實作課程的部分專題列表，詳見完整專題列表。

• 上午場: 探究 Linux 核心的本質

10:00

$\to$ 12:00
成果展示錄影 (上)

• 從 CFS, EAS, 到 EEVDF : Kuanch, devarajabc
  $\to$ 開發紀錄

  自 Linux 2.6.23 起，CFS 取代 O(1) 排程器，引入 proportional-share 手法以便按比例分配運算資源，自此奠定 Linux 核心的排程機制；Linux v5.1 引入 EAS，提升高性能移動裝置的能源效率；Linux v6.6 以 EEVDF 成為新的預設 CPU 排程器，對 CFS 十餘年打下的基礎進行升級。

• 還政於民的 sched_ext 及機器學習如何幫助 CPU 排程 : vax-r
  $\to$ 開發紀錄

  Meta 提出 sched_ext 這項排程器的重大變革，允許開發者依據特定的工作負載和任務規劃，進行客製化的排程，而 EEVDF 則維持通用的排程。

• EEVDF 相較於 CFS 的量化比較 : ShawnXuanc
  $\to$ 開發紀錄

  費曼說過：「透過科學產生的世界觀有其價值。那是一個美妙神奇的世界，經由新實驗產生的結果所呈現」。理解 Linux CPU 排程的最好方式是進行大量實驗並對照原始程式碼。

• 開發具體而微的 Linux 檔案系統 : HotMercury, jason50123
  $\to$ 開發紀錄

  從無到有開發精簡的檔案系統，簡潔而不簡陋，除了基本功能外，近期實作日誌機制，當檔案系統發生故障 (如核心崩潰或突然停電)，更容易保持一致性，且可較快恢復。

• 下午場: 藉由 Linux 核心解決真實世界的問題

13:30

$\to$ 17:30
成果展示錄影 (下)

• 運用並行處理來強化網站資料存取的效率 : yeh-sudo
  $\to$ 開發紀錄

  依據 DB-Engines Ranking (June 2024)，Redis 是排行第 6 名的資料庫引擎，其作用是搭配其他資料庫，以自身的 in-memory key-value cache 來加速多種分散式服務場景。藉由 Linux 核心衍生的 Userspace RCU，本專案嘗試強化 Redis (及其後繼 Valkey) 的並行處理能力，得以大幅提升其資料吞吐量 (throughput)。

• 高性能網頁伺服器 : fatcatorange
  $\to$ 開發紀錄

  kHTTPd 復刻 Linux 核心一度內建的專案，由核心直接處理 HTTP 連線，達到大幅超越尋常網頁伺服器的高吞吐量，也適合作為核心 API 整合和驗證的測試環境。

• 回顧並行程式設計教材 : weihsinyeh
  $\to$ 開發紀錄

  探討真實世界中若干並行程式設計議題，成果將陸續彙整到《Concurrency Primer》。

• 建構 RISC-V 相容處理器並運作 Linux 核心 : millaker
  $\to$ 開發紀錄

  自幹 CPU 並在其上運作 Linux 核心，是電機資訊科系學生的浪漫。

• 實作多核 RISC-V 處理器模擬環境並運作 Linux 核心 : ranvd
  $\to$ 開發紀錄

  實作 hart state meangetment (HSM) 和改進模擬器內部設計，使其達到多核 RISC-V 系統模擬。

• 打造具備網路連線的精簡虛擬機器 : jimmylu890303
  $\to$ 開發紀錄

  在 KVM 的基礎之上，建構精簡且得以運作 Linux 核心的虛擬機器，使其藉由 VirtIO 具備電腦網路連線能力。

• 開發無線網路裝置驅動程式 : jychen0611
  $\to$ 開發紀錄

  從無到有開發具體而微的 WiFi 裝置驅動程式，採用 cfg80211 框架，建構虛擬的無線網路環境。

• 開發虛擬攝影機裝置驅動程式 : hungyuhang
  $\to$ 開發紀錄

  針對 Linux 核心開發的虛擬攝影機裝置，從而可理解 V4L2 (video fro Linux APIs, version 2) 的使用和 Linux 多媒體架構。